摘要
以三峡库区奉节福本脐橙为对象，在农户常规施肥（FP）基础上，分别设置减氮（FP-N）、减磷（FP-P）、减钾（FP-K）和优化施肥（OPT）处理，开展减肥对福本脐橙各器官组织养分吸收规律的研究，进一步明确氮、磷、钾肥料对福本脐橙产量的响应。结果表明，减肥处理的福本脐橙各器官组织氮、磷、钾含量以及产量均有不同程度的降低，其中 FP-N 处理的养分含量和产量下降程度最高，FP-N、FP-P 和 FP-K 处理分别减产 55.2%、14.9% 和 30.6%。奉节福本脐橙的氮、磷、钾农学效率分别为 72.58、31.28 和 49.52 kg/kg。基于目标产量的脐橙优化施肥促进树体养分吸收，提高产量和经济效益，较常规施肥产量、净利润和产投比分别提高 2.6%、 3.9% 和 39.4%。
Abstract
Taking the Fukumot navel orange orchards in Fengjie，Chongqing in the Three Gorges Reservoir area as the research object，three nutrient reduction fertilization treatments were established based on conventional fertilization practices （FP），namely nitrogen reduction（FP-N），phosphorus reduction（FP-P），and potassium reduction（FP-K），along with an optimized fertilization（OPT）treatment. This study aimed to investigate the effects of these nutrient reduction treatments on the nutrient absorption patterns in different organs and tissues of Fukumot navel oranges，and to further clarify the response of Fukumot navel orange yield to nitrogen，phosphorus，and potassium fertilizers. The results indicated that the nutrient reduction treatments led to varying degrees of decrease in the nitrogen，phosphorus，and potassium contents across different organs and tissues，as well as in the overall yield. Among these，the FP-N treatment exhibited the highest decline in both nutrient content and yield，with reductions in yield of 55.2%，14.9%，and 30.6% for the FP-N，FP-P，and FP-K treatments，respectively. The agronomic efficiencies of nitrogen，phosphorus，and potassium for Fukumot navel oranges in Fengjie were 72.58，31.28，and 49.52 kg/kg，respectively. Based on target yields，optimized fertilization for navel oranges promoted the nutrient absorption in the trees，enhanced yield and economic benefits. Compared to conventional fertilization practices，the yield，net profit，and return on investment of optimized fertilization increased by 2.6%，3.9%，and 39.4%， respectively.
当前，我国柑橘种植面积和产量均位居全球之首，2021 年我国柑橘种植面积 3.01×106 hm2，占全球种植面积的 29.4%；产量 4.62×107 t，占全球总产量的 28.6%[1]。化肥在提高农作物产量方面发挥了无可替代的作用。然而，柑橘生产过程中存在着施肥量过高和施肥结构不合理等问题，不仅导致肥料利用率低，影响其他营养元素的吸收利用，进而影响果园产量，而且未被利用的过量化肥通过径流等途径流失，最终导致农业面源污染[2-3]。因此，了解柑橘的养分吸收需求，并采取科学合理的化肥减量施用技术对柑橘优质高产以及减轻三峡库区水体环境污染风险具有重要意义。
我国柑橘园化肥施用量普遍偏大。方正[4]调查奉节县柑橘化肥氮、磷、钾投入量分别为 756.7、 486.5、474.3 kg/hm2，詹婷[5]调查发现福建省平和县琯溪蜜柚主产区果园氮、磷、钾肥施用量分别为 1255.37、917.99 和 1063.15 kg/hm2，而柑橘适宜的氮、磷、钾肥用量为 150～250、100～150、 150～200 kg/hm2[6]，可见柑橘园实际施肥量远超过推荐用量。在农作物产量和品质的形成中，矿质营养的丰缺及其相互间的平衡是一个重要的制约因素。杨江波[7]研究发现果实产量在化肥减素后反应较大，尤其是氮素和钾素；刘怀伟[8]研究发现，与高量施肥相比，中量施氮具有不同程度的增产、低量施氮具有不同程度的减产效应。目前，重庆奉节脐橙种植面积 2.5 万 hm2，年产量 40.5 万 t，其中福本脐橙种植面积为 3 万 hm2，占早熟脐橙种植面积的 30.2%，但奉节县脐橙种植中化肥过量及施用不合理现象尤为突出[9]。
在平衡施肥方面国内外已开展了大量的工作，形成多达 60 余种施肥模型，可分为基于土壤养分的推荐施肥方法和基于作物的推荐施肥方法[10-12]。养分专家系统是依据热带土壤肥力的定量评估（QUEFTS） 模型明确作物养分吸收特征参数，建立基于产量反应与农学效率的推荐施肥方法[13]。该系统可根据作物产量水平、肥料投入及环境养分等条件，在有或者没有土壤测试条件下均可进行推荐施肥，适用于我国小农户生产经营现状。目前，基于产量反应和农学效率的养分专家系统在小麦[14]、玉米[12]和水稻[15]三大粮食作物上的应用已较为成熟，且成为农业农村部 2019 年农业主推技术之一。本文基于作物养分吸收和目标产量研究了减肥对福本脐橙产量、养分吸收积累和肥料利用效率等的影响，为建立基于 QUEFTS 模型的柑橘养分推荐施肥系统提供基础数据，也为柑橘科学施肥提供一定的理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
试验地位于重庆市奉节县白帝镇八阵村， 31°5′15.324″N，109°36′38.556″E，平均海拔 413 m，年均气温为 16.4℃，年均降水量 1132 mm。其中土壤 pH 值为 8.5，碱解氮含量 76.42 mg/kg，有效磷含量 20.87 mg/kg，速效钾含量 138.00 mg/kg，有机质含量 11.80 g/kg。以 21 年生的枳橙砧（Citrus sinensis Osb.×Poncirus trifoliata L. Raf.） 福本（Citrus sinensis vs. ‘Fukumoto’）为试验材料，株行距 3.5 m × 4 m，小区与小区用砖混结构进行隔离以防止不同小区之间肥料养分的交换。供试肥料为尿素（N 46%）、过磷酸钙肥（P2O5 15%）、硫酸钾（K2O 60%）。
1.2 方法
1.2.1 施肥方案
试验共设置常规施肥（FP）、减氮（不施氮， FP-N）、减磷（不施磷，FP-P）、减钾（不施钾， FP-K）、优化施肥（OPT）共 5 个施肥处理，各处理各 11 棵树（外围 2 株不作为取样与数据观测树）。定位试验自 2021 年开始，连续开展了 3 年重复试验，本研究所涉及的样品采集分析与数据观测为第 3 年试验情况。试验施肥方案见表1。
表1试验施肥方案
1.2.2 叶片、枝条、果实等样品采集与制备
于 2023 年 8 月、11 月，每个处理试验树进行挂牌动态观测其生长情况，3 株为 1 次重复，共 3 次重复，在树冠四周中部均匀采集当年生春梢、秋梢营养枝，每个方位采集各类枝梢 3 枝，共 12 个枝条，采集顶端第 3～5 片正常叶片，每株采集叶片样品 36 片，清洗干净，将样品置于烘箱 105℃ 烘烤 30 min 后 75℃烘干至恒重，再将样品磨碎、过筛，存放于干燥器中，待测。
于 2023 年 12 月，采集对应枝条叶片样品试验树的树冠四周及中部位置的果实各 1 个，3 株树为 1 个混合样品，每个果样共 15 个果，3 次重复，清洗干净，将样品按果皮、果肉分离后置于烘箱 105℃杀酶 30 min 后再调至 75℃烘干至恒重，最后将样品磨碎、过筛，存放于干燥器中，待测。
1.2.3 养分与产量测定
养分测定：制备好的叶片、枝条、果实等样品的氮、磷、钾采用 H2SO4-H2O2 消煮法制备待测液，分别用半微量凯氏定氮法、钼锑抗比色法、火焰光度法测定其含量；采用 HNO3-HClO4 消煮法制备待测液，利用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OSE5100）测定钙、镁等含量[16]。
产量测量：于 2023 年 12 月福本脐橙成熟期，采摘对应枝条叶片样品的所有试验树的果实，分别称重，3 株为 1 次重复，共 3 次重复。
1.3 有关指标计算
根据当年新生枝梢数量和样品干物质量（枝、叶含水量）计算树体当年新生枝梢（枝条和叶片） 的干物质总量。
相对产量（%）= 减肥处理产量 /FP 产量 ×100；
减产率（%）=[（FP 产量-减肥处理产量）/ FP 产量]×100；
农学效率 =（FP 产量-减肥处理产量）/（FP 施肥量-减肥处理施肥量）；
产值 = 单价 × 鲜果产量；
净利润 = 总产值-农资成本；
产投比 = 总产值 / 农资成本。
数据分析采用 Excel 2010 汇总试验数据、制作图表，利用 R 4.3.3 对数据进行单因素方差 F 检验与相关性分析。
2 结果与分析
2.1 减肥对福本脐橙枝梢养分吸收的影响
2.1.1 枝梢氮、磷、钾含量
由表2可知，春梢与秋梢叶片和枝条的养分含量均以氮最高，其次为钾，磷含量相对最低。在不施氮、磷、钾肥后，福本脐橙春梢与秋梢叶片和枝条氮、磷、钾含量均呈现出下降趋势。其中，各处理春梢叶片氮、磷含量均高于秋梢叶片，与春梢叶片相比，秋梢叶片氮、磷含量平均降低了 51.3%、 48.7%。进一步分析可知，与 FP 处理相比，FP-N 处理的春梢叶片氮含量显著降低了 20.4%；FP-P 处理的春梢叶片和枝条磷含量分别降低了 26.8%和 14.3%；FP-K 处理的春梢叶片和春梢枝条钾含量分别降低了 30.1% 和 9.6%。与 FP-P 处理相比， FP-N、PF-K 和 FP 处理秋梢叶片分别显著降低了 19.2%、19.2% 和 12.1%。与 OPT 处理相比，FP 处理的春梢和秋梢叶片氮、磷、钾含量略低，但并未达到显著水平；FP 处理的春梢枝条氮、春梢枝条磷和秋梢枝条磷含量分别显著降低了 32.6%、44.0% 和 20.4%。
表2不同处理对枝梢氮、磷、钾含量的影响
注：同列数字后不同小写字母代表数据差异达显著水平（P<0.05）。下同。
2.1.2 枝梢钙、镁含量
由表3可知，各处理春梢叶片钙、镁含量均高于秋梢叶片，与春梢叶片相比，秋梢叶片钙、镁含量平均降低了 23.4%、14.8%。进一步分析可知，FP-N 处理较 FP 处理春梢叶片钙、秋梢叶片钙和秋梢枝条钙含量分别显著降低 13.7%、25.1% 和 29.1%；FP-P 处理较 FP 处理春梢叶片钙和秋梢枝条钙含量分别显著降低 16.7% 和 16.4%；FP-K 处理较 FP 处理秋梢枝条镁含量显著降低 22.6%。OPT 处理枝梢钙、镁含量均高于 FP 处理，但并未达到显著水平。
表3不同处理对福本脐橙枝梢钙、镁含量的影响
2.1.3 枝梢干物质量
由图1可知，在各减肥处理中，减氮处理对福本脐橙春梢叶片干物质量影响最大，其次为磷肥，第三为钾肥。其中，与 FP 处理相比，FP-N、FP-P 和 FP-K 处理春梢叶片干物质量分别下降了 65.9%、 52.2% 和 45.6%；FP-N、FP-P 和 FP-K 处理的春梢枝条干物质量分别下降了 44.1%、27.0% 和 44.1%； 差异均显著。由图1还可以看出，减肥处理秋梢叶片干物质量变化趋势与春梢一致。其中，FP-N、 FP-P 和 FP-K 处理的秋梢叶片干物质量分别比 FP 处理下降了 52.2%、22.2% 和 21.4%；FP-N、FP-P 和 FP-K 处理的秋梢枝条干物质量分别比 FP 处理下降了 55.3%、50.4% 和 32.7%；差异均显著。OPT 处理各部位枝梢干物质量均高于 FP 处理，其中春梢叶片与枝条干物质量显著高于 FP 处理。
图1不同处理对福本脐橙枝梢干物质量的影响
注：不同小写字母代表处理间差异显著（P<0.05）。下同。
2.2 减肥对福本脐橙果实养分吸收的影响
2.2.1 果肉和果皮氮、磷、钾含量
由图2可知，OPT 处理的果肉氮和 FP 处理的果皮氮含量最高，分别为 9.01 和 7.17 g/kg；FP-N 处理的果肉和果皮氮含量最低，与 FP、OPT 处理差异显著，其他处理之间差异均不显著。FP-P 处理的果肉磷含量最低，为 0.89 g/kg，且显著低于 FP-K、FP 和 OPT 处理。FP-K 处理的果肉和果皮磷含量最高，分别为 1.31 和 0.50 g/kg，但各处理果皮磷含量之间无显著性差异。OPT 处理的果肉和果皮钾含量最高，分别达为 8.31 和 2.83 g/kg。FP-K 处理的果肉、果皮钾含量分别比 FP 处理下降了 24.1%、22.8%，且差异显著。
2.2.2 果肉和果皮钙、镁含量
由图3可知，FP 和 OPT 处理的果皮钙含量最高，均为 3.08 g/kg，且显著高于所有减肥处理。 OPT 处理的果肉钙含量最高，为 3.20 g/kg，且显著高于其他处理。OPT 处理的果肉镁含量最高，为 0.94 g/kg，且显著高于所有减肥处理，但与 FP 处理间无显著性差异。OPT 处理的果皮镁含量最高，为 0.47 g/ kg，且显著高于 FP-N 与 FP-P 处理。
图2不同处理对福本脐橙果肉与果皮氮、磷、钾含量的影响
图3不同处理对福本脐橙果肉与果皮钙、镁含量的影响
2.3 减肥对福本脐橙果实产量及经济效益的影响
由表4可知，单果重以 OPT 处理最大，为 257.42 g，且显著高于 FP-N、FP-P 和 FP-K 处理； 产量以 OPT 处理最高，为 86.35 kg/ 株，FP 处理次之，为 84.2 kg/ 株。其中，OPT 处理产量较 FP 处理提高了 2.6%；FP 处理产量分别较 FP-N、FP-P 和 FP-K 处理显著提高了 55.2%、14.9% 和 30.6%。进一步分析可知，奉节福本脐橙氮、磷、钾农学效率分别为 72.58、31.28 和 49.52 kg/kg，即氮农学效率最高，钾次之，磷第三。
表4不同处理对福本脐橙果实产量的影响
由表5可知，OPT 处理脐橙农资成本为 0.59 万元 /hm2，净利润最高，为 18.8 万元 /hm2；OPT 处理农资成本较 FP 处理降低了 26.3%，净利润较 FP 处理提高了 3.9%，产投比较 FP 处理提高了 39.4%。
表5不同处理对福本脐橙经济效益的影响
注：2023 年脐橙平均收购价为 3.00 元 /kg，氮肥 3.00 元 /kg，磷肥 0.96 元 /kg，钾肥 4.49 元 /kg。
3 讨论
3.1 减肥对福本脐橙养分吸收的影响
植物矿质营养是植株生长和生理活动的物质基础[17]。其中氮、磷、钾作为3大必需营养元素，对植物的生长发育、产量与品质形成等具有十分重要的作用[18-20]，同时氮、磷、钾的丰缺一定程度上也会影响植株对钙、镁的吸收[21-26]。本研究结果显示，缺乏某一元素的处理不仅显著降低了该元素的吸收比例，还影响了其他元素的吸收。然而，由于氮、磷、钾在生理作用上的差异，磷元素能够促进根系发育并调节氮、钾的代谢，因此，磷对福本脐橙养分吸收的影响不如氮和钾明显，这与杨江波[7]在减素处理下塔罗科血橙氮磷钾养分吸收规律相似。各处理春梢叶片氮、磷含量均高于秋梢叶片，这与张绩等[27]在不同施加钾水平下纽荷尔脐橙春梢、秋梢养分吸收规律相似。可能由于春梢是柑橘树一年中的第一次新梢萌发，树体有充足的养分，会优先将吸收到的氮、磷等营养元素分配给春梢，秋梢相对春梢而言，其生长速率和生理需求可能稍弱一些，尤其是在夏季高温或秋季干旱等不利环境下，氮、磷的吸收和利用效率可能受到影响。对于中量元素钙、镁而言，减氮处理降低了叶片和枝条的钙含量以及果皮、果肉的镁含量，这与韩忠钰等[24]在不同施氮水平下金菠萝中微量养分吸收规律相似。各氮、磷、钾减肥处理的福本脐橙当年生春梢和秋梢的干物质量均有不同程度的下降，进一步说明氮、磷、钾对于成年柑橘树的营养生长影响较大，其中以氮肥最为明显。但不同品种柑橘的养分吸收是否存在差异有待进一步拓展研究。
3.2 减肥对福本脐橙果实产量的影响
作物生长发育所需的氮、磷、钾元素中，以氮肥对产量效应最大[26]。肥料农学效率是表征肥料增产效果的重要参数。本研究结果表明，与常规施肥相比，减氮、减磷、减钾处理分别减产 55.2%、14.9%、30.6%，氮、磷、钾对福本脐橙产量影响程度顺序为氮 >钾 >磷，表明当地脐橙生产的主要施肥限制因子是氮，其次是钾，第三是磷。氮、磷、钾农学效率分别为 72.58、31.28 和 49.52 kg/kg，高于小麦[14]、玉米[12]和水稻[15]等粮食作物，这主要归因于柑橘的收获指数相较于粮食作物更高。
减肥优化处理较农户常规处理降低了氮、磷、钾的施肥量，调整了氮、磷、钾配比，提高了脐橙产量，减少了肥料成本，优化施肥较农户常规施肥净利润提高了 3.9%，这与陈敏[28]、李栋等[29]在柑橘优化施肥管理下的结论相似。
4 结论
减肥条件下，福本脐橙各器官组织氮、磷、钾含量均有不同程度的降低，其中减氮处理对其影响程度最大，减钾处理次之，减磷处理第三；各减肥处理的福本脐橙果实产量也均有不同程度地降低，其中减氮处理对其影响程度最大，减钾次之。重庆奉节脐橙生产普遍存在施肥过量的问题，合理减少氮、磷、钾肥料的用量并调整其比例，不仅能有效提升果树产量，还能降低成本，增强经济效益。